Euclid, die morgen wordt gelanceerd, zal pogen de aard van donkere materie en donkere energie te ontraadselen. En dat zal veel prangende vragen over het universum kunnen beantwoorden.
Donkere materie is nog altijd een groot mysterie. Net als donkere energie en de uitdijing van het universum. Ondertussen zijn er al tal van studies geweest die deze fenomenen hebben geprobeerd te duiden. Maar met definitieve antwoorden is nog nooit iemand gekomen. Misschien dat Euclid daar verandering in brengt. Want deze ruimtesonde, gebouwd door ESA, zal morgen het luchtruim kiezen en enkele van de belangrijkste vragen in de kosmologie proberen te beantwoorden.
De missie
ESA’s Euclid-missie is ontworpen om de samenstelling en evolutie van het donkere heelal te onderzoeken. Om dat te doen, zal de sonde een 3D-kaart van het heelal maken (met tijd als derde dimensie) door miljarden sterrenstelsels tot 10 miljard lichtjaar afstand te observeren, verspreid over meer dan een derde van de hemel. Door de positie en beweging van sterrenstelsels in de loop van het grootste deel van de geschiedenis van het heelal in kaart brengen, kunnen wetenschappers namelijk zien hoe de vorm van het universum in de loop van de tijd is veranderd. Hierdoor zal Euclid hopelijk kunnen onthullen hoe het heelal is uitgedijd en hoe het zich heeft gevormd in de kosmische geschiedenis. Hieruit kunnen astronomen de eigenschappen van donkere energie, donkere materie en zwaartekracht afleiden, wat uiteindelijk zelfs geheimen over hun aard zou kunnen ontraadselen.
Sleutelvragen
Kortom, de Euclid-missie belooft een enerverende te worden, die cruciale maar nog altijd onbegrepen sleutelvragen over het universum zal pogen te beantwoorden. Want terwijl donkere energie de uitdijing van het heelal versnelt en donkere materie de groei van kosmische structuren regelt, blijven wetenschappers onzeker over wat donkere energie en donkere materie eigenlijk zijn. De hamvragen die ze dan ook willen aanpakken, luiden: Wat is de structuur en geschiedenis van het kosmische web? Wat is de aard van donkere materie? Hoe is de uitdijing van het heelal in de loop van de tijd veranderd? Wat is de aard van donkere energie? En is ons begrip van de zwaartekracht volledig?
Lancering
De jacht op antwoorden gaat morgen van start. Want dan vindt de langverwachte lancering van Euclid plaats. De ruimtesonde zal vanaf Cape Canaveral in Florida, om 17.11 uur Nederlandse tijd, het luchtruim kiezen. Euclid zal worden voortgestuwd door een Falcon 9-raket van SpaceX. Zijn eindbestemming is het zogeheten tweede Lagrangepunt, op 1,5 miljoen kilometer van de aarde, waar hij na een reis van zo’n vier weken zal arriveren. Deze speciale locatie houdt gelijke tred met de aarde terwijl we in een baan om de zon draaien.
Het betekent dat de James Webb- en Gaia-telescoop bezoek krijgen, want ook deze twee telescopen nestelden zich al eerder nabij het Lagrangepunt 2.
Instrumenten
De Euclid ruimtesonde is best een gevaarte, van zo’n 4,7 meter lang en heeft een diameter van 3,7 meter. Het vaartuig bestaat uit twee hoofdcomponenten, de servicemodule die zo’n 850 kilo weegt en de laadmodule, van zo’n 800 kilo. De servicemodule bevat belangrijke systemen die de sonde draaiende moeten houden. Denk aan systemen voor de elektriciteitsopwekking, voortstuwing, thermische controle en gegevensverwerkende elektronica. De laadmodule bestaat uit een telescoop met een diameter van 1,2 meter en twee wetenschappelijke instrumenten, namelijk een camera (het VISible-instrument) en een nabij-infraroodcamera/spectrometer (de Near-Infrared Spectrometer en Photometer, NISP).
Euclid zal met deze instrumenten foto’s maken in optisch en nabij-infrarood licht. Op deze beelden zal uiteindelijk meer dan een derde van de extragalactische hemel buiten de Melkweg pronken. Euclid zal miljarden kosmische objecten in beeld brengen, tot op een afstand waar licht er tot 10 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. De beeldkwaliteit zal minstens vier keer scherper zijn dan die van grondobservatoria. Bovendien zal Euclid nabij-infraroodspectroscopie uitvoeren van honderden miljoenen sterren en sterrenstelsels. Hierdoor kunnen wetenschappers de chemische en kinematische eigenschappen van veel kosmische objecten in meer detail bestuderen.
De sonde heeft niet voor niets de naam Euclid gekregen. Het vaartuig is namelijk vernoemd naar Euclides van Alexandrië, een wiskundige, die rond het jaar 300 voor Christus leefde en de grondlegger is van de meetkunde. Omdat de dichtheid van materie en energie gekoppeld is aan de geometrie van het universum, werd de missie naar hem vernoemd.
De Euclid-missie is een waanzinnig groot project, waar meer dan 2000 wetenschappers van 300 instituten uit dertien Europese landen, de Verenigde Staten, Canada en Japan aan hebben meegewerkt. ESA selecteerde Thales Alenia Space als hoofdaannemer voor de bouw van de satelliet en de servicemodule, terwijl Airbus Defence and Space werd gekozen om de laadmodule, inclusief de telescoop, te ontwikkelen. NASA leverde de nabij-infrarooddetectoren van het NISP-instrument.
Levensduur
De verwachting is dat Euclid zeker zes jaar zal functioneren. Al zou het ook best kunnen dat de missie langer zal voortduren. Zo sluiten de onderzoekers nu al niet uit dat de missie verlengd gaat worden.
Ondertussen loopt de spanning steeds verder op, terwijl velen reikhalzend uitkijken naar de aanstaande lancering van de Euclid-missie. En dat is ook niet zo gek. Maar liefst 95 procent van het universum bestaat uit materie die we niet kunnen zien. En een beter begrip van donkere materie en donkere energie is misschien wel de grootste uitdaging in de huidige fysica. Het zal heel spannend worden om te zien wat Euclid hierover gaat onthullen. En misschien dat de sonde het mysterie van het duistere universum wel definitief zal kunnen oplossen.
